PL0语法，分析器实现！

简介

PL/0 是一种简单的编程语言，通常用于教学编译原理。它的语法结构清晰，功能包括常量定义、变量声明、过程（子程序）定义以及基本的控制结构（如条件语句和循环语句）。

PL/0 语法规范

PL/0 是一种教学用的小型编程语言，由 Niklaus Wirth 设计，用于展示编译原理的核心概念。以下是完整的 PL/0 语法规范（使用扩展巴科斯范式 EBNF 描述）：

1. 字符集

digit   = "0" | "1" | "2" | "3" | "4" | "5" | "6" | "7" | "8" | "9" ;
letter  = "a" | "b" | ... | "z" | "A" | "B" | ... | "Z" ;
symbol  = "+" | "-" | "*" | "/" | "(" | ")" | "=" | "," | "." | ";" | ":" | "<" | ">" | "#" ;

2. 词法单元

ident   = letter { letter | digit } ;             (* 标识符 *)
number  = digit { digit } ;                       (* 无符号整数 *)
operator = "+" | "-" | "*" | "/" | "=" | "#" | "<" | ">" | "<=" | ">=" ; (* 运算符 *)
delimiter = "(" | ")" | "," | "." | ";" | ":" ;   (* 分隔符 *)
keyword = "begin" | "call" | "const" | "do" | "end" | "if" | "odd" | "procedure" | "read" | "then" | "var" | "while" | "write"; (* 关键字 *)

3. 语法结构（EBNF）

程序结构

program = block "." ;  (* 程序由块和句点组成 *)block = [ "const" ident "=" number {"," ident "=" number} ";" ][ "var" ident {"," ident} ";" ]{ "procedure" ident ";" block ";" } statement ;  (* 块包含常量/变量声明和过程 *)

语句

statement = [ ident ":=" expression                (* 赋值语句 *)| "call" ident                         (* 过程调用 *)| "begin" statement { ";" statement } "end"  (* 复合语句 *)| "if" condition "then" statement      (* 条件语句 *)| "while" condition "do" statement     (* 循环语句 *)| "read" ident                         (* 输入语句 *)| "write" expression                   (* 输出语句 *)| "skip"                               (* 空语句 *)] ;

条件表达式

condition = "odd" expression                     (* 奇偶判断 *)| expression ("=" | "#" | "<" | "<=" | ">" | ">=") expression ;  (* 关系运算 *)

算术表达式

expression = [ "+" | "-" ] term { ( "+" | "-" ) term } ;  (* 可带符号的表达式 *)term = factor { ( "*" | "/" ) factor } ;         (* 项 *)factor = ident | number | "(" expression ")" ;   (* 因子：标识符/数字/子表达式 *)

4. 语法图示（语法图）

Program
┌───────────────┐
│     Block     │
└──────┬────────┘│●Block
┌─────┬───────────┬───────────────┬────────────┐
│const│ Ident = Num│ ( , Ident=Num)│     ;      │
├─────┼───────────┼───────────────┼────────────┤
│ var │  Ident    │ ( , Ident)    │     ;      │
├─────┼───────────┼───────────────┼────────────┤
│ proc│  Ident ;  │    Block      │     ;      │
├─────┴───────────┴───────────────┴────────────┤
│                 Statement                    │
└──────────────────────────────────────────────┘Statement
┌───────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│  ┌───────────┐        ┌─────────┐        ┌─────────┐        ┌────────────┐   │
├──┤ Ident :=  ├──Expr──┤  call   ├─Ident──┤  begin  ├─Stmt─(─┤ ; Stmt )─end│   │
│  └───────────┘        └─────────┘        └─────────┘        └────────────┘   │
│  ┌───────────┐        ┌─────────┐        ┌─────────┐        ┌───────────┐    │
├──┤   if      ├─Cond──┤ then    ├─Stmt──┤  while  ├─Cond──┤ do Stmt    │    │
│  └───────────┘        └─────────┘        └─────────┘        └───────────┘    │
│  ┌───────────┐        ┌───────────┐                                          │
└──┤  read     ├─Ident─┤  write    ├─Expr──┐                                   │└───────────┘        └───────────┘      │                                   │┌───────────┐                           │                                   │└─── skip ──┘                           │                                   │┌───────────────────────────────────────┘                                   │└───────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘

5. 语义规则

1. 作用域规则：

   • 嵌套过程结构（最多3层）

   • 静态作用域（词法作用域）

   • 标识符必须先声明后使用

2. 类型系统：

   • 仅支持整数类型

   • 无类型声明（所有变量默认为整数）

3. 过程调用：

   • 无参数传递

   • 递归调用支持（通过栈实现）

   • 最大调用深度由实现决定

6. PL/0 程序示例

const max = 100;
var n, f;procedure factorial;
beginif n <= 1 thenf := 1else beginn := n - 1;call factorial;n := n + 1;f := n * fend
end;beginread n;call factorial;write f
end.

7. PL/0 语言特性总结

特性	支持情况	限制
数据类型	仅整数	无浮点数/字符串
控制结构	if-then, while-do	无for循环，无switch
过程	支持嵌套过程	无参数，无返回值
输入输出	read/write 基本I/O	仅控制台操作
数据结构	简单变量	无数组/记录结构
作用域	静态作用域（3层嵌套）	无全局变量
异常处理	无	运行时错误导致终止

PL/0 的设计体现了编译器的核心组成部分：

1. 词法分析（识别标识符/数字/关键字）

2. 语法分析（递归下降法）

3. 语义分析（符号表管理）

4. 代码生成（栈式虚拟机指令）

5. 解释执行（P-code 解释器）

这种精简的设计使其成为学习编译原理的理想教学语言，实际编译器实现通常只需 1000-2000 行代码。

PL/0 语法分析器实现

下面是一个完整的 PL/0 语法分析器实现，使用 JavaScript 构建，包含可视化界面和交互功能。

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<head><meta charset="UTF-8"><meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0"><title>PL/0 语法分析器</title><style>* {margin: 0;padding: 0;box-sizing: border-box;font-family: 'Segoe UI', Tahoma, Geneva, Verdana, sans-serif;}body {background: linear-gradient(135deg, #1e3c72, #2a5298);color: #f0f0f0;min-height: 100vh;padding: 20px;}.container {max-width: 1200px;margin: 0 auto;display: grid;grid-template-columns: 1fr 1fr;gap: 25px;}@media (max-width: 768px) {.container {grid-template-columns: 1fr;}}header {grid-column: 1 / -1;text-align: center;padding: 20px 0;margin-bottom: 20px;border-bottom: 2px solid #4cc9f0;}h1 {font-size: 2.5rem;margin-bottom: 10px;color: #4cc9f0;text-shadow: 0 0 10px rgba(76, 201, 240, 0.5);}.subtitle {font-size: 1.2rem;color: #a1c4fd;max-width: 800px;margin: 0 auto;}.panel {background: rgba(30, 30, 46, 0.8);border-radius: 15px;padding: 25px;box-shadow: 0 10px 30px rgba(0, 0, 0, 0.3);backd